Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 14 № 648011
i

В пра­виль­ной че­ты­рех­уголь­ной пи­ра­ми­де SABCD с вер­ши­ной S точки M и N се­ре­ди­ны ребер SC и AD со­от­вет­ствен­но. Плос­кость α про­хо­дит через пря­мую ВM па­рал­лель­но SN.

а)  До­ка­жи­те, что плос­кость α делит ребро CD в от­но­ше­нии 1 : 2.

б)  Най­ди­те рас­сто­я­ние от пря­мой SN до плос­ко­сти α, если сто­ро­на ос­но­ва­ния пи­ра­ми­ды равна 6, а бо­ко­вое ребро равно 12.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

а)  В тре­уголь­ни­ке CSN через точку M про­ве­дем сред­нюю линию MK. Тогда K  — се­ре­ди­на CN, а пря­мая MK лежит в плос­ко­сти α. Пусть L  — точка пе­ре­се­че­ния пря­мой BK (а вме­сте с ней  — и плос­ко­сти α) с реб­ром CD. Тогда тре­уголь­ник BLM  — се­че­ние пи­ра­ми­ды SABCD плос­ко­стью α.

Пусть P  — точка пе­ре­се­че­ния пря­мых CN и AB. Пря­мо­уголь­ные тре­уголь­ни­ки CDN и PAN равны по ка­те­ту и остро­му углу, сле­до­ва­тель­но, CN  =  PN и CD  =  PA. Тре­уголь­ни­ки CLK и PBK по­доб­ны по двум углам, сле­до­ва­тель­но,

 дробь: чис­ли­тель: CL, зна­ме­на­тель: 2AB конец дроби = дробь: чис­ли­тель: CL, зна­ме­на­тель: BP конец дроби = дробь: чис­ли­тель: CK, зна­ме­на­тель: KP конец дроби = дробь: чис­ли­тель: \dfrac1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби CNKN плюс NP = дробь: чис­ли­тель: CN, зна­ме­на­тель: 3CN конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби ,

 дробь: чис­ли­тель: CL, зна­ме­на­тель: AB конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби ,

 дробь: чис­ли­тель: DL, зна­ме­на­тель: CL конец дроби = дробь: чис­ли­тель: CD минус CL, зна­ме­на­тель: CL конец дроби = дробь: чис­ли­тель: CD минус \dfrac2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби CD\dfrac23CD = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

 

б)  Рас­сто­я­ние от пря­мой до па­рал­лель­ной ей плос­ко­сти равно рас­сто­я­нию от какой-⁠либо точки этой пря­мой до этой плос­ко­сти. Най­дем рас­сто­я­ние от точки N до плос­ко­сти α как длину вы­со­ты hN, пи­ра­ми­ды MNLB, про­еден­ной из точки N на ос­но­ва­ние MLB. На­хо­дим:

S_ABN = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби AN умно­жить на AB = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби AB в квад­ра­те = 9,

S_DNL = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби DN умно­жить на DL = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 12 конец дроби AB в квад­ра­те = 3,

S_ABLD = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби левая круг­лая скоб­ка AB плюс LD пра­вая круг­лая скоб­ка умно­жить на AD = дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби AB в квад­ра­те = 24,

S_NLB = S_ABLD минус S_ABN минус S_DNL = 12.

Вы­со­та hM пи­ра­ми­ды MNLB, опу­щен­ная из вер­ши­ны M, равна по­ло­ви­не вы­со­ты hS пи­ра­ми­ды SABCD, опу­щен­ной из вер­ши­ны S. По­лу­ча­ем:

DN = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби AD = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби AB = 3,

SN = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: SD в квад­ра­те минус DN в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та = 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 15 конец ар­гу­мен­та ,

h_S = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: SN в квад­ра­те минус левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби AB пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та = 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 14 конец ар­гу­мен­та ,

h_M = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби h_S = дробь: чис­ли­тель: 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 14 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ,

V_MNLB = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби S_NLB умно­жить на h_M = 6 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 14 конец ар­гу­мен­та .

 

Вы­чис­лим пло­щадь тре­уголь­ни­ка MLB. Пусть угол между бо­ко­вым реб­ром пи­ра­ми­ды и при­ле­жа­щей сто­ро­ной ос­но­ва­ния равен β. За­ме­тим, что:

 ко­си­нус бета = дробь: чис­ли­тель: AB, зна­ме­на­тель: 2SA конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби ,

CM = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби SC = 6,

CL = дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби CD = 4.

Тогда

MB = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: BC в квад­ра­те плюс CM в квад­ра­те минус 2BC умно­жить на CM ко­си­нус бета конец ар­гу­мен­та = 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 6 конец ар­гу­мен­та ,

ML = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: CL в квад­ра­те плюс CM в квад­ра­те минус 2CL умно­жить на CM ко­си­нус бета конец ар­гу­мен­та = 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 10 конец ар­гу­мен­та ,

BL = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: BC в квад­ра­те плюс CL в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та = 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 13 конец ар­гу­мен­та .

При­ме­ним фор­му­лу Ге­ро­на:

S_MLB = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: p левая круг­лая скоб­ка p минус a пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка p минус b пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка p минус c пра­вая круг­лая скоб­ка конец ар­гу­мен­та =
= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 6 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби плюс ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 10 конец ар­гу­мен­та плюс ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 13 конец ар­гу­мен­та пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 6 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби плюс ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 10 конец ар­гу­мен­та минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 13 конец ар­гу­мен­та пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 13 конец ар­гу­мен­та плюс левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 6 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 10 конец ар­гу­мен­та пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 13 конец ар­гу­мен­та минус левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 6 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 10 конец ар­гу­мен­та пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка конец ар­гу­мен­та =
= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: левая круг­лая скоб­ка 6 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 15 конец ар­гу­мен­та плюс дробь: чис­ли­тель: 21, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка 6 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 15 конец ар­гу­мен­та минус дробь: чис­ли­тель: 21, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка конец ар­гу­мен­та = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 36 умно­жить на 15 минус дробь: чис­ли­тель: 441, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби конец ар­гу­мен­та = дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1719 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 191 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

Сле­до­ва­тель­но,

h_N= дробь: чис­ли­тель: 3V_MNLB, зна­ме­на­тель: S_MLB конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 3 умно­жить на 6 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 14 конец ар­гу­мен­та умно­жить на 2, зна­ме­на­тель: 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 191 конец ар­гу­мен­та конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 12 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 14 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 191 конец ар­гу­мен­та конец дроби .

Ответ: б)  дробь: чис­ли­тель: 12 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 14 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 191 конец ар­гу­мен­та конец дроби .

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии оце­ни­ва­ния вы­пол­не­ния за­да­нияБаллы
Име­ет­ся вер­ное до­ка­за­тель­ство утвер­жде­ния пунк­та а), и обос­но­ван­но по­лу­чен вер­ный ответ в пунк­те б)3
По­лу­чен обос­но­ван­ный ответ в пунк­те б)

ИЛИ

име­ет­ся вер­ное до­ка­за­тель­ство утвер­жде­ния пунк­та а), и при обос­но­ван­ном ре­ше­нии пунк­та б) по­лу­чен не­вер­ный ответ из-за ариф­ме­ти­че­ской ошиб­ки

2
Име­ет­ся вер­ное до­ка­за­тель­ство утвер­жде­ния пунк­та а),

ИЛИ

при обос­но­ван­ном ре­ше­нии пунк­та б) по­лу­чен не­вер­ный ответ из-за ариф­ме­ти­че­ской ошиб­ки,

ИЛИ

обос­но­ван­но по­лу­чен вер­ный ответ в пунк­те б) с ис­поль­зо­ва­ни­ем утвер­жде­ния пунк­та а), при этом пункт а) не вы­пол­нен

1
Ре­ше­ние не со­от­вет­ству­ет ни од­но­му из кри­те­ри­ев, при­ведённых выше0
Мак­си­маль­ный балл3
Источник: А. Ларин. Тре­ни­ро­воч­ный ва­ри­ант № 442
Методы геометрии: Тео­ре­ма ко­си­ну­сов, Тео­ре­ма Пи­фа­го­ра
Классификатор стереометрии: Рас­сто­я­ние между па­рал­лель­ны­ми пря­мой и плос­ко­стью, Се­че­ние, па­рал­лель­ное или пер­пен­ди­ку­ляр­ное пря­мой, Де­ле­ние от­рез­ка, Пра­виль­ная четырёхуголь­ная пи­ра­ми­да